Améliorer la Durabilité d'enrobés Bitumineux par Ajout de Chaux Hydratée : Intérêt pour les Infrastructures Urbaines
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- Achille Brosseau
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1 Améliorer la Durabilité d'enrobés Bitumineux par Ajout de Chaux Hydratée : Intérêt pour les Infrastructures Urbaines Didier Lesueur / Materials R&D Manager didier.lesueur@lhoist.com
2 Sommaire Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée Comment ça marche? Quelle amélioration de durabilité sur le terrain? Conclusions 2
3 Sommaire Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée Comment ça marche? Quelle amélioration de durabilité sur le terrain? Conclusion 3
4 La Chaux Hydratée CaO Chaux Vive CaCO 3 Calcaire Ca(OH) 2 Chaux Hydratée 4
5 La Chaux Hydratée Produit Pulvérulent 0-90mm Normalisé EN (Marqué CE) ASTM C1097 / AASHTO M303 Densité vraie ~ 2.200kg/m 3 apparente ~ kg/m 3 Dosage facile dans l enrobé 5
6 Chaux Hydratée et durabilité des Enrobés Bitumineux La chaux hydratée améliore plusieurs propriétés qui conditionnent la durabilité des enrobés bitumineux Meilleure tenue à l eau et au gel Meilleure Durabilité Propriétés Mécaniques Améliorées Meilleure tenue au vieillissement 6
7 Resistance en compression (MPa) i/c (-) Resistance en compression (MPa) i/c (-) La Chaux Hydratée améliore la tenue au sel de déverglaçage Duriez standard NF EN B 7j à 18 C % % % C Air i Eau i/c Duriez sévérisé 14j à 40 C dans 2% NaCl granite granite + 1% chaux granite + 2% chaux 91% 92% C Air i Eau i/c 52% source : étude Epsilon pour CG88, granite granite + 1% chaux granite + 2% chaux 0.4 7
8 pénétrabilité (0.1 mm) Température Ramollissement (TBA - C) La Chaux Hydratée ralentit le vieillissement du bitume Le bitume durcit moins et se fragilise moins péné TBA Bitume initial 31 Bitume après enrobage (0% chaux) 27 Bitume après enrobage + PAV (0% chaux) Bitume après enrobage (2% chaux) Bitume après enrobage + PAV (2% chaux) pénétrabilité et température de ramollissement du bitume extrait de BBSG après enrobage et vieillissement accéléré (PAV ~3-5ans sur site) source : étude LCPC % chaux 2% chaux 8
9 profondeur d'ornière en % La Chaux Hydratée rigidifie l enrobé... Effet mobilisable à haute température pour améliorer la tenue à l orniérage BBSG 0/14 (35/50) BBSG 0/14 + 1,25% chaux profondeur d ornière de BBSG source : étude LCPC ,000 10, ,000 nombre de cycles 9
10 Rigidité (Pa)... sans le fragiliser à basse température Pas d effet négatif sur fissuration 70/100 + filler à 40% chaux 70/100 + filler calcaire 70/100 Effet bénéfique sur orniérage rigidité de mastics (bitume + 50% filler) et du bitume 70/100 correspondant en fonction de la température source : Wortelboer et al. (ESHA/LCPC), E&E
11 Sommaire Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée Comment ça marche? Quelle amélioration de durabilité sur le terrain? Conclusions 11
12 Mécanismes (1/3) : Actions sur le Granulat Calcium à la surface du granulat Meilleure affinité du bitume pour calcium que silice Précipitation de carbonate de calcium Augmentation de rugosité limitant le désenrobage Floculation des particules argileuses Mécanisme similaire au traitement des sols 12
13 Mécanismes (2/3) : Interactions chimiques avec le Bitume Réaction entre la chaux hydratée (basique) et les acides du bitume ~5% du bitume adsorbé en surface Fraction adsorbée riche en acides bitume acides du bitume particule de chaux hydratée 13
14 Mécanismes (2/3) : Interactions chimiques avec le Bitume Acides = tensioactifs anioniques : Les (mauvais) tensioactifs anioniques sont écartés de la surface du granulat Amélioration de la tenue à l eau Acides = plus susceptibles à l oxydation : Ils sont ainsi neutralisés Résistance au vieillissement 14
15 Mécanismes (3/3) : Interactions physiques avec le Bitume La chaux hydratée a une forte porosité qui donne un indice de vides Rigden élevé (essai NF EN ) 35% vides 65% vides filler standard chaux hydratée 15
16 pouvoir rigifiant (delta TBA - C) Mécanismes (3/3) : Interactions physiques avec le Bitume Un fort indice Rigden génère un fort effet rigidifiant (essai NF EN ) y = x R 2 = porosité du filler compacté (indice de vides Rigden - %) étude CRR étude Univ. Poznan relation entre vides Rigden et pouvoir rigidifiant dans le bitume pour divers fillers sources : Vansteenkiste + Vanelstraete (CRR), AAPT 2008 Grabowski et al. (Poznan Univ. Technol.), Mairepav
17 Sommaire Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée Comment ça marche? Quelle amélioration de durabilité sur le terrain? Conclusions 17
18 Quel retour d expérience dans le Monde? ~40 Mt/an d enrobés modifiés à la chaux hydratée aux Etats-Unis 20 à 50% de durée de service additionnelle avec 1 à 2% chaux selon les gestionnaires de réseau sources : Aschenbrener (CODOT), 2002 Hicks + Scholtz (Univ. Oregon), NLA 2004 Lime in all mixes Lime in some mixes No Lime / Unknown 18
19 Quel retour d expérience en Europe? ~0,7 Mt/an d enrobés modifiés à la chaux hydratée aux Pays-Bas Obligatoire (2 %) dans enrobés drainants (70 % du réseau autoroutier) Déficit en chaux hydratée = dégâts prématurés ~1% des enrobés à la chaux hydratée en Autriche, France, Royaume Uni et Suisse photo : 19
20 Quel retour d expérience en France? SANEF demande 1,5 % de chaux hydratée pour tous ses enrobés de surface Expérience 20-25% de durée de service additionnelle DIR Nord-Ouest réalise un chantier en ce moment A84 non loin de Caen t de BBSG 0/14 sur 8 cm Suivi orchestré par le SETRA photo: SANEF 20
21 Quel retour d expérience en France? Enrobés «montagne» 1-2% de chaux hydratée Tenue au climat (amplitudes thermiques, humidité) et au relief (virages, pentes) Développement dans l Est Nombreux CG depuis 2009 (CG25 pionnier) CG88 : Essai Duriez sévérisé (14j / 40 C / 2% saumure) CG52 : BBSG cl. 3 au 50/70 + 1,5% chaux hydratée (moindre fissuration sans orniérage) Suivi en cours photo : RD 486 (Col de Grosse Pierre - 88) 21
22 Sommaire Améliorer la durabilité des enrobés bitumineux par ajout de chaux hydratée Comment ça marche? Quelle amélioration de durabilité sur le terrain? Conclusions 22
23 Conclusions La chaux hydratée améliore la durabilité des enrobés bitumineux Tenue à l eau et au gel Vieillissement Propriétés mécaniques Les mécanismes d actions sont connus Effets sur le granulat (surface, floculation des argiles) Effets sur le bitume (chimique, physique) 23
24 Conclusions Augmentation de la durabilité des enrobés bitumineux Retour d expérience des Etats-Unis et d Europe Durée de service accrue de 20-25% Intérêt principal en milieu urbain Limiter les opérations de maintenance 24
25 Merci pour votre attention plus d infos sur
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